Como os diodos devem responder à crescente tendência de interferência eletromagnética?

1, o mecanismo físico de interferência eletromagnética e a vulnerabilidade de diodos
O processo de recuperação reversa dos diodos em altos fontes de alimentação de comutação de frequência - é uma das principais fontes de interferência. Quando o diodo transita da condução para o corte, os portadores minoritários armazenados na junção PN precisam recombinar, o que gera corrente de recuperação reversa (TIR) ​​e tempo de recuperação reversa (TRR). Tomando um módulo de potência do radar de matriz de 60 GHz como exemplo, o diodo de recuperação ultra -rápido tradicional pode atingir uma corrente de recuperação reversa de pico de 30A sob uma corrente de carga de 20A, resultando em uma superação de 200V na tensão do coletor do transistor de comutação e uma interferência de radiação excedendo o limite padrão CISPR 32 do 12DB.
Os parâmetros parasitários do diodo amplificam ainda mais o efeito de interferência. O diodo Schottky embalado em 0201 (0,6 mm × 0,3 mm) possui uma capacitância parasitária típica (CJ) de 0,15pf, mas na banda de frequência de 24 GHz, a impedância gerada por esse capacitor é de apenas 663 Ω, resultando em atingimento de sinal de 1.8db. O mais sério é que, no circuito de polarização do amplificador de potência GaN, a indutância parasitária (LS) do diodo aumentará o ruído de fase do sinal de controle em 0,5 graus, afetando diretamente o índice de modulação de 5g de 5g de nr.
2, inovação material: o caminho principal para romper os limites físicos
A aplicação de materiais semicondutores amplos de banda está remodelando os limites de desempenho dos diodos. Os diodos Sic Schottky demonstram vantagens revolucionárias na estação base 5G DC - DC Converters:
Característica da recuperação reversa: Em uma frequência de comutação de 100kHz, a TIR dos diodos SiC é de apenas 0,5a, que é 90% menor que a dos dispositivos Si e reduz as perdas de comutação de MOSFET em 40%.
Estabilidade de alta temperatura: a uma temperatura de junção de 175 graus, a corrente de vazamento (IR) dos diodos SiC ainda está abaixo de 10 μ A, atendendo aos requisitos da AEC - Q101 padrão para eletrônicos automotivos.
Resposta de alta frequência: Um certo amplificador de potência de 28 GHz usa diodos de pino SiC como interruptores de câmbio de fase, com um corte - Frequência de desligamento (ft) de 300 GHz e perda de inserção melhor que 0,2dB na banda de frequência de 24-40GHz.
Os diodos de heterojunção de nitreto de grafeno/gálio fizeram avanços no campo da comunicação de Terahertz. Ao usar as forças de van der Waals para transferir -} grafeno em um substrato GaN, é formado um contato zero de schottky de bandGAP. Este dispositivo alcança:
Switching ratio:>1000
Tempo de resposta:<100fs
Poder equivalente a ruído: 1pw/√ hz
Esses recursos o tornam o componente principal do sistema de inspeção de segurança da estação base 6G, com uma resolução de 0,05 mm, 5 vezes maior que o radar de onda milimétrico tradicional.
3, avanço revolucionário na tecnologia de embalagem
A tecnologia System in Package (SIP) está impulsionando o desenvolvimento de diodos para a alta integração. Uma certa carga útil de comunicação por satélite adota a tecnologia SIP 3D, integrando diodos, filtros e amplificadores de energia Schottky em um substrato cerâmico de 8 mm × 8mm:
Otimização da interconexão: a interconexão vertical é alcançada através do silício via (TSV), reduzindo o comprimento da interconexão entre diodos e dispositivos periféricos em 80% e diminuindo a indutância parasitária para 0,2NH.
Gerenciamento térmico: incorporar tubos micro de calor abaixo do diodo para reduzir a temperatura da junção de 150 graus para 120 graus e aumentar a densidade de potência para 5W/mm ².
Melhoria do desempenho: atingir um aumento de 2dB no EIRP (potência irradiada omnidirecional equivalente) na banda KA, enquanto reduz o tamanho do módulo em 60%.
A tecnologia de embalagem de nível de wafer (WLP) fornece Ultra Micro Solutions para dispositivos vestíveis . 01005 pacote (0,4mm × 0,2mm) Diodo de proteção ESD desenvolvido por uma determinada empresa:
Usando a tecnologia de fotolitografia para formar diretamente bolas de solda na bolacha, eliminando as etapas de ligação de arame tradicionais
A espessura da embalagem foi reduzida de 0,3 mm para 0,1 mm
Realize a tensão do grampo abaixo de 8V e tempo de resposta menor que 1ns na faixa de frequência de 8 GHz
Este dispositivo foi aplicado ao módulo NFC de uma determinada marca de smartwatch e passou a certificação AEC - Q200.
4, Inovação no design de circuitos e integração do sistema
A topologia ressonante da série LLC resolve efetivamente o problema da recuperação reversa do diodo. Em uma fonte de alimentação de 6kW Server:
Desligamento de corrente zero: o diodo do retificador secundário opera no modo descontínuo (DCM) e a corrente de recuperação reversa é completamente eliminada.
Faixa de carga ampla: Sob uma variação de carga de 20%a 100%, a eficiência permanece acima de 96%, o que é 3 pontos percentuais mais altos que as topologias tradicionais de comutação dura.
Supressão do EMI: Ao usar a tecnologia de modulação de frequência para dispersar a energia de ruído na banda de frequência de 200kHz-1MHz, a interferência conduzida é reduzida em 15dB.
A tecnologia de controle de viés adaptável melhora significativamente o desempenho de diodos em ambientes dinâmicos. AC - v2x Módulo de comunicação adota:
Monitoramento em tempo real: Ao amostrar as alterações na resistência no ON (RDS (ON)) do diodo através do ADC, a tensão de acionamento do portão é ajustada dinamicamente.
Resposta rápida: o tempo de resposta AGC (controle automático de ganho) foi reduzido de 5 μ s para 800ns.
Otimização da linearidade: dentro da faixa de potência de entrada de - 110dbm a -20dbm, a distorção intermodulação de terceira ordem (IMD3) é controlada abaixo de -45dbc.
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